Infinity – Hochleistungsfähige Tapes aus recycelten Carbonfasern für den Leichtbau

Treibhausgasreduktion durch hochwertige Recyclingprozesse und -materialien

Substitution von Neuware durch hochwertige Recyclingprodukte (rCF-Tapes)

Einsatz lastpfadgerechter Verarbeitungsverfahren

Der Einsatz carbonfaserverstärkter Kunststoffe und eine damit verbundene Materialeffizienz gegenüber metallischen Werkstoffen spielt im Leichtbau eine wesentliche Rolle. Die Herstellung von neuen Carbonfasern basiert aber auf fossilen Rohstoffen und ist sehr energieintensiv und ineffizient im Umgang mit Ressourcen. Daher ist die einmalige Verwendung dieser Verstärkungsfaser in einem hohen Maße klimaschädlich und umweltbelastend.

Das muss nicht sein: Im Projekt »Infinity« etablieren wir einen nachhaltigen Verfahrenskreislaufs für Carbonfaserverbundmaterialien.

Das Projekt »Infinity« realisiert z. B. ein effizientes und faserschonendes Recyclingverfahren von Carbonfasern, welches aus dieser hochwertigen Ressource wieder ein Halbzeug für eine High-Performance-Anwendung liefern kann.

 

Auswirkung der Faserorientierung bei CFKs auf die Performance und den Preis

Prozess: Effizientes und faserschonendes Recyclingverfahren

Am Anfang steht eine innovative Art der Pyrolyse, welche neben der Nutzung hochwertiger rCF zusätzlich erstmals ein stoffliches Recycling des erzeugten Pyrolyseöls ermöglicht.

Die durch das Verfahren gewonnenen Fasern werden nach der Trennung von Fasern und Matrix in einem modifizierten textilen Krempelprozess aufbereitet und in einem nachgeschalteten weiteren Prozess zu hochorientierten rCF-Tapes weiterverarbeitet.

 

Im Projekt Infinity betrachtete Wertschöpfungskette: Fasergewinnung durch Pyrolyse, Verarbeitung Tape, Fiberplacement und Funktionalisierung

 

Weiterverarbeitung der erzeugten rCF-Tapes

Durch die Verwendung verschiedener Fiber-Placement-Technologien können diese hochorientierten rCF-Tapes lastpfadgerecht abgelegt werden, um so auch in anspruchsvollen Bereichen wie z.B. der Luft- und Raumfahrt Anwendung zu finden. Darüber hinaus kann mit dem rCF-Tape aufgrund seiner diskontinuierlichen Faserstruktur eine sehr hohe Drapierbarkeit bis hin zu einer Tiefziehfähigkeit / Fließfähigkeit erreicht werden und es besteht die Möglichkeit zur Realisierung enger Legeradien (Steering), die - nach heutigem Stand der Technik - mit unidirektionalen Materialien nicht möglich sind.

Im Direktspritzgussverfahren weden die rCF-Tapes zusätzlich funktionalisiert, indem recycelte Carbonfasern als Verstärkungsphase eingesetzt werden. Außerdem erhält das Bauteil durch die Anwendung des physikalischen Schäumens eine weitere Funktionalisierung.

So stellt dieses Material das denkbar hochwertigste Recycling-Ergebnis für CFK-Bauteile auf Faserebene dar und ist den gegenwärtig eingesetzten Verwertungsmethoden wie der Sondermüllverbrennung oder der Verwertung als klassische rC-Vliesstoffe weit überlegen.

Demonstration anhand eines anwendernahen Bauteils aus der Leichtbaubranche

Im Projekt »Infinity« wird das faserschonende Recyclingverfahren mittels eines thermoplastisch, strukturellem Bauteil aus dem Luftfahrtbereich dargestellt, anhand dessen auch die Materialsubstitution gezeigt werden kann.

Durch die Erstellung einer Ökobilanz werden zudem das CO2-Einsparpotential  bei der Faser-Separation, bei der Herstellung des Bauteils und bei dessen Funktionalisierung aufgezeigt.  

Selbstverständlich ist das Verfahren nicht auf den Luftfahrtbereich limitiert, sondern wird explizit auf alle Leichtbaubranchen (Automobil-, Windkraft und Sportbereich) transferiert.  

Weitere interessante Referenzprojekte zu diesem Thema:

 

MAI Carbon »CaRinA«

»CaRinA« Carbonfaser Recyclingwerkstoffe für industrielle Anwendungen.

 

Izi-Direct

Innovative zerstörungsfreie Methode zur Inline-Charakterisierung und Qualitätssicherung von diskontinuierlichen, recycelten Carbonfaserhalbzeugen.

 

 

WiPull

Normierung des Einzelfaser-Auszugsversuchs zur Vermessung der Faser-Matrix-Haftung.

 

MAI Scrap SeRO

Hochorientierte Nassvliese aus recycelten Carbonfasern – Vom Abfall zum Sekundärrohstoff

 

MAI ÖkoCaP

Schaffung einer Entscheidungsgrundlage zur Wiederverwendung recycelter Carbonfasern durch Bewertung des ökologischen, ökonomischen und funktionellen (mechanischen) Nutzens und Untersuchung möglicher Weiterverarbeitungsprozesse.  

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